Квантовая теория. Часть 3. Копытин И.В - 6 стр.

Глава 1.

Нерелятивистская теория спина

1.1.   Собственный механический момент электрона
       (спин)
   В 1921 г. Штерн и Герлах наблюдали квантование магнитного мо-
мента атомов, пропуская атомные пучки через неоднородное магнитное
поле. В частности, было обнаружено симметричное расщепление пучка
атомов водорода, заведомо находящихся в s-состоянии. В s-состоянии
механический, а вместе с ним и магнитный орбитальный моменты рав-
ны нулю. Между тем факт симметричного расщепления пучка атомов в
магнитном поле на две компоненты показывает, что атомы обладают
магнитным моментом и в s-состояниях, а проекция этого момента
на выделенное направление (ось квантования) может принимать толь-
ко два значения, различающиеся знаком. Результаты измерений пока-
зывают, что абсолютная величина такого магнитного момента равна
магнетону Бора µB . Таким образом, в s-состоянии атома с одним элек-
троном существует магнитный момент µ, проекция которого на направ-
ление магнитного поля принимает лишь два значения: µ = ±µB .
   Подобно тому, как существование орбитального магнитного момен-
та электрона объясняется наличием орбитального механического мо-
мента, естественным является и предположение о наличии у электро-
на собственного механического момента, не связанного с орбитальным
движением. Обозначим его s, а соответствующее квантовое число s. Ес-
ли бы его проекция sz определялась в соответствии с теорией орбиталь-
ного момента целым числом постоянных Планка (sz = ms }), то следо-
вало бы ожидать по крайней мере трех ориентаций спина (ms = 0, ±1),
а не двух, как в опыте Штерна–Герлаха. Данный парадокс привел в
1925 г. Уленбека и Гаудсмита к гипотезе о полуцелых значениях проек-
ции спина ms = ± 12 . Поэтому следует считать, что квадрату собствен-
ного момента соответствует квантовое число s = 12 (оно является ана-
логом орбитального квантового числа l). Удивительным оставалось то,
что гиромагнитное отношение для собственных механического и маг-
нитного моментов электрона оказывается вдвое больше гиромагнитно-
го отношения для орбитального движения:



                                 6